Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки»
Кафедра электрификации сельского хозяйства
УДК 631.371:621.311(075)
Методические указания печатаются по рекомендации методической комиссии агроинженерного факультета ФГОУ ВПО ВГАУ им. К.Д. Глинки (протокол № 2 от 28 октября).
Методические указания «Электроснабжение сельского хозяйства» для курсового и дипломного проектирования студентов специальности 311400-«Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» / ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки», Воронеж, 2004, 46 с.
Авторы: к.т.н., доцент В.В. Картавцев, к.т.н., доцент Г.В. Коробов, к.т.н., доцент Н.В. Прибылова
Рецензент: к.с.х., доцент кафедры электротехники и автоматики с/х ВГАУ Н.А. Черемисинова
Методическая разработка содержит алгоритм и пример выполнения курсового проекта (для студентов - заочников) по курсу «Электроснабжение сельского хозяйства» и рекомендуемую литературу для самостоятельной работы студентов. Схема сети и исходные данные для курсовой работы выдаются студенту индивидуально.
Развитие электроэнергетики в России и мировой энергетики.
Типы электрических станций – тепловые, гидравлические, атомные и др. Объединение электростанций в энергосистемы. Единая энергетическая система России.
Структура энергосистем. Повышающие и понижающие трансформаторные подстанции. Номинальные напряжения электрических сетей. Системообразующие и распределительные сети.
Особенности электроснабжения сельского хозяйства, перспективы его развития. Основные требования к системам электроснабжения - экономичность, качество электрической энергии, надежность электроснабжения потребителей.
Характеристики производственных и коммунально-бытовых потребителей сельского хозяйства. Установленная мощность.
Электрические нагрузки, графики электрических нагрузок. Виды графиков: суточные, годовые по продолжительности. Характеристики графиков нагрузки - средняя и среднеквадратичная нагрузка, время использования максимума и время потерь.
Цели и задачи расчета электрических нагрузок. Понятие максимальной расчетной мощности. Прогнозирование нагрузок. Расчетный период.
Вероятностно - статистические методы расчета электрических нагрузок.
Назначение релейной защиты и требования, предъявляемые к ней. Классификация и принципы действия реле. Источники питания оперативных цепей. Максимальная токовая защита при постоянном и переменном оперативном токах. Токовая отсечка. Обеспечение селективности при максимальной токовой защите и токовой отсечке.
Максимальная токовая направленная токовая защита для линий с двухсторонним питанием.
Релейная защита трансформаторов, генераторов малой мощности, электродвигателей. Релейная защита электрических сетей до 1 кВ.
Трехфазное автоматическое повторное включение линий с односторонним питанием (АПВ). Автоматическое включение резервного питания (АВР). Устройства для определения мест повреждения в электрических сетях.
Автоматическое регулирование напряжения. Автоматизация электростанций. Регулирование возбуждения генераторов. Автоматическая форсировка возбуждения (АФВ), автоматическое гашение поля (АТП), самосинхронизация генераторов.
Схемы электрических соединений и конструкция подстанций 110-35/10 кВ. Конструкции распределительных устройств районных трансформаторных подстанций.
Потребительские трансформаторные подстанции 10/0,4 кВ: схемы соединений, конструкции, типы, применяемая аппаратура.
Выбор мощности трансформаторов подстанции. Определение места расположения трансформаторной подстанции.
Типы резервных электростанций, применяемые первичные двигатели. Электрические схемы соединений. Схемы автоматизации электростанций.
Обслуживание резервных электростанций. Выбор мощности резервной электростанции.
Монтаж воздушных линий. Прокладка кабелей. Монтаж трансформаторных подстанций 110-35/10 кВ и 10/0,4 кВ. Основные задачи эксплуатации электрических сетей. Организация эксплуатации и ремонта электрических сетей.
Алгоритм расчёта курсового проекта приведён далее.
1. Развитие электроэнергетики в России и мировой энергетики.
2. Типы электрических станций. Объединение электростанций в энергосистемы.
3. Структура энергосистем. Номинальные напряжения электрических сетей. Системообразующие и распределительные сети.
4. Особенности электроснабжения сельского хозяйства, перспективы его развития.
5. Характеристики производственных и коммунально-бытовых потребителей сельского хозяйства.
6. Электрические нагрузки, графики электрических нагрузок. Характеристики графиков нагрузки.
7. Цели и задачи расчета электрических нагрузок. Понятие максимальной расчетной мощности.
8. Суммирование нагрузок. Коэффициент одновременности и коэффициент сезонности.
9. Конструктивное исполнение воздушных и кабельных линий.
10. Устройство наружных и внутренних электрических сетей. Вводы в здания. Подходы к подстанциям, пересечение трасс линий с коммуникациями.
11. Активные и индуктивные сопротивления проводов и кабелей. Параметры схемы замещения трансформаторов.
12. Потери мощности и энергии в линиях и трансформаторах. Падение и потеря напряжения в трехфазных линиях переменного тока.
13. Падение и потеря напряжения в трехфазных линиях переменного тока.
14. Коэффициент мощности. Компенсация реактивной мощности.
15. Выбор сечений проводов по потере напряжения, по минимуму расхода металла.
16. Нагревание проводов и кабелей током нагрузки. Длительно допустимые нагрузки для проводов и кабелей.
17. Выбор сечений проводов внутренних проводок по нагреву. Выбор плавких вставок предохранителей и автоматических выключателей в сетях напряжением до 1 кВ.
Основные положения технико-экономических расчетов.
Капитальные вложения в электрические сети. Годовые эксплуатационные расходы по сельским электрическим сетям.
Приведенные затраты на передачу электрической энергии. Выбор проводов по экономической плотности тока и экономическим интервалам.
Надежность электроснабжения. Категории потребителей по надежности электроснабжения. Ущерб от перерывов в электроснабжении с/х потребителей. Способы и средства повышения надежности.
Выбор схем электрических линий и трансформаторных подстанций. Приведенные затраты варианта электроснабжения с учетом надежности. Обеспечение при проектировании нормативных уровней качества электроэнергии и надежности электроснабжения.
Экономия электроэнергии. Рациональное использование электроэнергии потребителями и снижение её потерь в электрических сетях. Организационные и технические мероприятия.
Проектирование электропроводок в производственных и общественных зданиях.
Общие сведения о коротких замыканиях и замыканиях на землю. Виды, причины и последствия коротких замыканий на землю. Задачи расчета токов короткого замыкания. Допущения при расчёте токов короткого замыкания.
Составление расчетных схем. Определение сопротивлений элементов схемы. Расчёт токов короткого замыкания в относительных и именованных единицах.
Начальный период короткого замыкания в сетях, питающихся от мощных энергосистем. Ударный ток короткого замыкания. Схема замещения синхронного генератора в процессе короткого замыкания. Определение тока короткого замыкания по расчетным кривым.
Определение токов короткого замыкания в сельских сетях напряжением выше 1 кВ, питаемых от мощных энергосистем. Особенности расчета токов короткого замыкания в сельских сетях напряжением 380 В.
Способы заземления нейтрали. Замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью. Компенсация токов замыкания на землю.
Перенапряжения и их классификация. Атмосферные перенапряжения. Интенсивность грозовой деятельности. Защита установок от прямых ударов молнии. Стержневые и тросовые молниеотводы. Защита электроустановок от волн перенапряжений. Искровые промежутки, трубчатые и вентильные разрядники. Защита от перенапряжений электрических сетей напряжением до 1 кВ.
Понятие об электрических контактах и электрической дуге постоянного и переменного тока. Способы гашения электрической дуги.
Изоляция электрических установок. Изоляторы для распределительных устройств.
Автоматические выключатели напряжением до 1 кВ. Плавкие предохранители.
Измерительные трансформаторы тока и напряжения.
Выключатели масляные и безмасляные, выключатели нагрузки. Разъединители, короткозамыкатели, отделители. Приводы к коммутирующей аппаратуре. Косинусные конденсаторы.
Тепловое и электродинамическое воздействие токов короткого замыкания. Выбор высоковольтной аппаратуры.
Классификация электрических сетей. Конструкция и марки проводов для воздушных линий и внутренних проводок, конструкции и марки силовых кабелей напряжением до 10 кВ.
Конструктивное исполнение воздушных и кабельных линий. Опоры, изоляторы, линейная аппаратура.
Устройство наружных и внутренних электрических сетей. Вводы в здание, подходы к подстанциям, пересечение трасс линий с коммуникациями.
Активные и индуктивные сопротивления проводов и кабелей. Параметры схемы замещения трансформаторов.
Задачи расчета электрических сетей.
Представление нагрузки и источников при расчёте сетей. Потери мощности и энергии в линиях и трансформаторах. Падение и потеря напряжения в трехфазных линиях переменного тока.
Коэффициент мощности. Влияние коэффициента мощности нагрузки на потери мощности и энергии, на уровни напряжения. Компенсация реактивной мощности.
Расчет режима распределительной сети 10 кВ при различных способах задания исходной информации: по токам и напряжениям головных участков; с использованием показаний счетчиков; по замерам токовых нагрузок на стороне низкого напряжения КТП 10/0,4 кВ. Использование ЭВМ для расчета режима сети. Проектирование баз данных электрических сетей. Методы программного и аппаратного контроля параметров режима.
Расчет линии с двухсторонним питанием. Расчет простейших замкнутых сетей. Понятие об оптимальном делении распределительной сети.
Расчет электрической сети магистрального типа. Особенности расчета сетей 0,4 кВ с равномерной и неравномерной загрузкой фаз. Выбор сечений проводов по потере напряжения, по минимуму расхода металла.
Нагревание проводов и кабелей током нагрузки. Длительно допустимые нагрузки для проводов и кабелей разных марок в зависимости от условий прокладки. Выбор сечений проводов внутренних проводок по нагреву. Выбор плавких вставок предохранителей и автоматических выключателей в сетях напряжением до1 кВ.
Показатели качества электрической энергии и их нормативные значения по ГОСТ 13109-87. Отклонения и колебания напряжения и частоты, несинусоидальность формы кривой напряжения.
Отклонения напряжения и их влияния на работу электроприемников. Влияние различных электроустановок на отклонение напряжения. Проверка сети на кратковременные понижения напряжения при пуске электродвигателей.
Методы регулирования напряжения в сельских электрических сетях. Встречное регулирование напряжение. Выбор закона регулирования напряжения на шинах центров питания. Основные средства регулирования напряжения (изменения коэффициента трансформации, вольтодобавочные трансформаторы, конденсаторы продольного и поперечного присоединения, генераторы резервных электростанций).
Определение механических нагрузок на провода. Механический расчет проводов. Уравнение состояния провода в пролете. Критический пролет. Критическая температура. Выбор условий максимальной стрелы провеса провода в пролете.
Расчет горизонтальных и вертикальных сил, действующих на опору. Механический расчет опор. Изгибающий момент в опасных сечениях опоры. Закрепление опоры в грунте.
Практические методы расчета нагрузки в узлах системы электроснабжения – для группы электроприемников, на вводе в дом, производственный объект, группу объектов, на участках линии напряжением 0,38; 6; 10; 35 кВ, на шинах подстанций напряжением 10/0,4 кВ, 35-110/10 кВ и др. Особенности расчета нагрузок от электроосвещения и однофазных электроприемников. Суммирование нагрузок. Коэффициент одновременности и коэффициент сезонности.
Нагрузки комплексов по промышленному производству сельхозпродукции, методы прогнозирования электропотребления крупного сельскохозяйственного района на перспективу.